基于遺傳算法的二維物體碎片拼接技術(shù)研究.pdf

1、在考古研究、事故分析、拼接游戲、工業(yè)自動裝配等工作中經(jīng)常需要把大量的物體碎片拼接成一個或幾個完整的物體。在很多情況下，拼接之前對物體的形狀和個數(shù)都無法預測，而且不能保證碎片是齊備的。如果手工完成這些工作，不僅費時、費力，而且需要極大的耐性，還會對碎片造成二次損壞。近年來，計算機的計算能力及存儲設(shè)備容量成倍增長，使得大量圖像運算的處理成為可能，而且數(shù)碼相機、掃描儀等數(shù)字獲取設(shè)備的高速發(fā)展并廣泛應(yīng)用降低碎片數(shù)據(jù)的采集難度，國內(nèi)外許多研究者提

2、出了大量的方法嘗試物體碎片的拼接技術(shù)，成為了一個熱點研究的領(lǐng)域。
　　本文主要針對基于輪廓曲線匹配的二維物體碎片的拼接問題開展了研究，主要工作體現(xiàn)在以下幾個方面：
　　應(yīng)用遺傳算法獲取碎片的輪廓曲線多邊形。首先，對數(shù)字化的碎片進行二值化、邊界提取、數(shù)字曲線數(shù)據(jù)壓縮等操作。然后通過該曲線上的點列的二進制編碼來定義數(shù)字曲線的染色體，目標適應(yīng)函數(shù)為給定曲線和逼近多邊形之間的均方差，并對遺傳算法進行了適應(yīng)性改進，構(gòu)造了解決該問題的選

3、擇、交叉、變異三個算子。經(jīng)過多代的進化，所得最優(yōu)染色體中基因值為1的基因?qū)?yīng)數(shù)字曲線的分界點，獲得最優(yōu)逼近多邊形。實驗結(jié)果表明這一方法能夠得到精確的逼近結(jié)果。
　　以通過遺傳算法獲得的最優(yōu)逼近多邊形的分界點作為B樣條擬合的控制點，給出了物體碎片的輪廓線的B樣條曲線，得到平面曲線的數(shù)學模型。在弧長參數(shù)化下，曲率是空間曲線在旋轉(zhuǎn)和平移下的不變量，且具有局部性和穩(wěn)定性，因此將其選擇為特征集。通過計算分段曲線的曲率序列，應(yīng)用動態(tài)規(guī)劃的LC